Трёхкубитную операцию CCZ (Controlled-Controlled-Z) обычно собирают каскадом из восьми двухкубитных гейтов — и каждый лишний шаг добавляет вероятность ошибки. Российские исследователи из НИТУ МИСИС, РКЦ, ИНМЭ РАН и МФТИ обошлись без каскада: собрали процессорный модуль из трёх сверхпроводниковых кубитов-флаксониумов, соединённых через общий трансмонный элемент, и выполнили операцию напрямую одним микроволновым импульсом за 65 наносекунд.

«Мы экспериментально реализовали трёхкубитный гейт CCZ напрямую, а не каскадом одно- и двухкубитных операций. При этом управление остаётся таким же простым, как и для стандартных двухкубитных вентилей: достаточно одного микроволнового импульса длительностью 65 нс, который калибруется с помощью традиционных методов — осцилляций Раби и Рамзи, позволяющих отслеживать изменения состояния кубитов под воздействием микроволнового сигнала», — рассказал научный сотрудник лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и группы «Сверхпроводниковые кубиты и квантовые схемы» РКЦ Григорий Мажорин.

Точность — 99,39%, рекорд для гейтов такого типа. «Мы реализовали трёхкубитную операцию с точностью 99,4% — это мировой рекорд для гейтов такого типа. Чтобы получить сопоставимый результат при разложении этой трёхкубитной операции в условиях линейной связности кубитов, потребовались бы двухкубитные гейты с точностью около 99,94% каждый. Это уровень лучших экспериментальных показателей на сверхпроводниковых устройствах, достижение которых остаётся сложной задачей», — объясняет научный сотрудник лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и группы «Сверхпроводниковые кубиты и квантовые схемы» РКЦ Илья Симаков.

Сама операция CCZ меняет состояние одного или нескольких кубитов и нужна при построении квантовых алгоритмов — от поиска в неструктурированных данных и факторизации больших чисел до схем квантовой коррекции ошибок, защищающих вычисления от сбоев. Прямой метод сокращает и время вычислений, и число операций, где могут возникать ошибки.

Архитектура может лечь в основу масштабирования сверхпроводниковых квантовых процессоров: модуль, по оценке учёных, интегрируется в двумерную схему с сохранением механизмов подавления нежелательных взаимодействий между элементами.

Источник публикации "Сделано у нас"

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь

Также у нас теперь есть канал в МАХ